一种预测耐热合金蠕变寿命的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106568655A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201610971577.6(22)申请日2016.10.28(71)申请人沈阳工业大学地址110870辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽西路111号(72)发明人尚丽娟鲍识同(74)专利代理机构沈阳智龙专利事务所(普通合伙)21115代理人周智博宋铁军(51)Int.Cl.G01N3/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种预测耐热合金蠕变寿命的方法(57)摘要本发明提供了一种预测耐热合金蠕变寿命的方法，其中包括建立在Arrhenius定律基础上的蠕变寿命预测模型。通过该模型拟合预测温度下不同应力的拉伸蠕变寿命数据，确定模型参数值，得到预测温度下蠕变寿命与应力的关系式，通过该关系式进行蠕变寿命预测。由于所建模型同时考虑了合金材料的高温强度对蠕变性能的作用以及应力对蠕变变形机制的影响因素，因此更加符合实际，从而显著提高了蠕变寿命预测精度。对多种材料蠕变寿命预测试验结果表明：试验条件下，本发明提供的蠕变寿命预测方法与Arrhenius定律以及拉森-米勒法相比，预测误差降低1个数量级。CN106568655ACN106568655A权利要求书1/1页1.一种预测耐热合金蠕变寿命的方法，其特征在于：该方法首先，在Arrhenius定律关于蠕变寿命与应力关系方程的基础上，考虑高温强度对蠕变性能的有益作用以及应力对材料的蠕变机制的影响，建立蠕变寿命与应力关系的修正方程，即蠕变寿命预测模型；通过该模型采用最小二乘法对一定温度、不同应力下的蠕变寿命数据进行拟合，确定模型参数值，得到蠕变寿命与应力的关系式；通过该关系式求出特定应力下的预测蠕变寿命。2.根据权利要求1所述的一种预测耐热合金蠕变寿命的方法，其特征在于：具体步骤为：(1)创建合金蠕变寿命预测模型：Arrhenius定律关于蠕变寿命与应力关系的方程为：tr＝k0exp(k1σ)(1)式中：tr为蠕变寿命；k0、k1为材料常数；σ为应力；以σb-σ代替(1)式中的σ得：tr＝δ1exp[δ2(σb-σ)](2)式中：δ1、δ2为材料常数；σb为蠕变温度下的抗拉强度；σ为应力；为提高模型精度，在(2)式右侧增加作为修正项，其中：δ3、δ4为材料常数，由此得到蠕变寿命与应力关系的修正方程，即蠕变寿命预测模型：式中：tr为蠕变寿命；δi(i＝1，2，3，4)为材料常数，即参数；σb为蠕变温度下的抗拉强度；σ为应力；(2)根据《GB/T4338-2006金属材料高温拉伸试验方法》，在预测蠕变温度下，测定合金的抗拉强度σb；(3)根据《GB/T2039-2012金属材料单轴拉伸蠕变试验方法》，在预测蠕变温度下，测定不同应力σj(j＝1，2，3，4……)下的拉伸蠕变寿命trj(j＝1，2，3，4……)；要求不少于3组蠕变试验数据；(4)通过蠕变寿命预测模型采用最小二乘法对由步骤(3)得到的蠕变试验数据(σj，trj)(j＝1，2，3，4……)进行拟合，确定参数δi(i＝1，2，3，4)值；(5)将参数δi(i＝1，2，3，4)值代入蠕变寿命预测模型，得到预测蠕变温度下蠕变寿命与应力的关系式，通过该关系式求出特定应力下的预测蠕变寿命。3.根据权利要求2所述的一种预测耐热合金蠕变寿命的方法，其特征在于：本方法适合用于各种耐热钢、耐热合金、高温合金、钛合金、镁合金以及铝合金等金属材料蠕变寿命的预测。2CN106568655A说明书1/4页一种预测耐热合金蠕变寿命的方法技术领域[0001]本发明属于金属材料高温力学性能研究领域，涉及一种预测耐热合金蠕变寿命的方法。背景技术[0002]蠕变寿命是耐热合金的重要性能之一，准确预测耐热合金的蠕变寿命是确保安全生产，提高生产效率的关键。Arrhenius定律关于蠕变寿命与应力关系的方程为：[0003]tr＝k0exp(k1σ)(1)[0004]式中：tr为蠕变寿命；k0、k1为材料常数；σ为应力。该定律公式结构简单，参数少，但适用范围比较有限。[0005]目前，应用最广泛的蠕变寿命预测方法是以拉森-米勒法为代表的时间-温度参数法。该方法通过Larson-Miller参数将蠕变温度、应力、时间联系在一起构成拉森-米勒参数方程：[0006]LMP＝T(C+logtr)(2)23[0007]LMP＝c1+c2logσ+c3logσ+c4logσ(3)[0008]其中，LMP为Larson-Miller参数，T为蠕变温度，C、c1、c2、c3、c4为材料常数，σ为应力。该方程具有很好的综合性，但公式(3)参数多，结构复杂，应用时需要较多的试验数据，该方法用于不超过3倍于试验蠕变寿命范围内的预测。